DE7537767U - SELF-DRIVEN PNEUMATIC RAM DRILL - Google Patents

Description

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ALEX STENGER
WOLFRAM WATZKE
HEINZ J. RINGI OLD
ALEX STENGER
WOLFRAM WATZKE
HEINZ J. RING für Tiefbautechnik,
Villen/ Schweizfor civil engineering,
Villas / Switzerland 33 ! · D-4000 DÜSSELDORF 1
: MalkastenstraSe 2! · D-4000 DÜSSELDORF 1
: Malkastenstrasse 2 _Dalum: 26.Nov. 1975 _Dalum: Nov 26 1975 pneumatisches Rammbohrgerätpneumatic ram drilling rig j Unser Zeichen: l6 ^54j Our reference: l6 ^ 54 I Jenne -¹- Strahm AG
CH- 6062 Samen -I Jenne - ¹ - Strahm AG
CH- 6062 seeds - I SelbstgetriebenesI self-propelled

Die Erfindung betrifft ein selbstgetrieben.es pneumatisches Rammbohrgerät, insbesondere für Erdbohrungen, mit einem in ""* einem rohrförmigen Gehäuse zwischen zwei Anschlägen verschiebbaren Schlagkolben,dessen axiale Vor- und Rückwärtsbewegung durch ein über eine Steuerhülse mit festen Steuerkanten zugeführtes Druckmittel erzielt werden,wozu das auf der Steuerhülse geführte Ende des Schlagkolbens mit Steuerbohrungen versehen ist.The invention relates to a self-driven pneumatic Ram boring device, especially for earth bores, with a "" * tubular housing that can be displaced between two stops Percussion piston, the axial forward and backward movement of which is supplied via a control sleeve with fixed control edges Pressure medium can be achieved, for which purpose the end of the percussion piston guided on the control sleeve is provided with control bores is.

Selbstgetriebene pneumatische Rammbohrgeräte der voranstehend beschriebenen Art sind bekannt. Sie besitzen zylindrische, in radialer Richtung verlaufende Steuerbohrungen. Diese bekannte Ausbildung der Steuerbohrungen hat den Nachteil, daß sich beim Durchströmen des Druckmittels,welches vorzugsweise Druckluft .J ist, im Bereich der radialen Steuerbohrungen Wirbel ergeben,die nicht nur zu Strömungsverlusten führen,sondern auch den effektiven Strörnungsquerschnitt der Steuerbohrungen stark reduzieren, wodurch sich insgesamt eine erhebliche Leistungseinbuße ergibt.Self-propelled pneumatic ram drilling devices of the type described above are known. They have cylindrical, in radial direction control bores. This known design of the control bores has the disadvantage that when The flow of pressure medium, which is preferably compressed air .J, results in eddies in the area of the radial control bores, which not only lead to flow losses, but also the effective ones Significantly reduce the flow cross-section of the control bores, which results in a considerable loss of performance overall.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbstgetriebenes pneumatisches Ra^bohr gerät der eingangs beschriebenen Art zu scha fen, dessen leistung gegenüber den bekannten Ausführungen ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand erhöht und dessen ^T,ebensdauer verbessert is' .The invention has the object of providing a self-propelled pneumatic Ra ^ bohr device of the initially described type to clam fen, whose performance over the known designs without additional construction expense increases and its ^T, ife improved is'.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung Jurch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbohrungen im Schlagkolben schrägThis object is achieved by the invention characterized in that the control bores in the percussion piston are inclined

Telefon (0211) 36 OS1* ■ Telegrammadresee: Dabtpatent · Postscheckkonto Köln 227610Telephone (0211) 36 OS1 * ■ Telegram resee: Dabtpatent · Postscheckkonto Cologne 227610

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mit zur Spitze des Schlagkolbens verlagertem Außenrand und zum Ende des Schlagkolbens verlagertem Innenrand angeordnet sind.are arranged with the outer edge displaced towards the tip of the percussion piston and the inner edge displaced towards the end of the percussion piston.

Ge^ äß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Steuerbohrungen als zylindrische Bohrungen mit gegenüber der radialen Richtung zur Schlagkolbenspitze geneigter Achse ausgebildet,wobei der Winkel zwischen der radialen Richtung und der Achse der Steuerbohrungen bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung etwa 2o bis 4o° beträgt. Erfindungsgemäß können die nach vorn geneigten Steuerbohrungen auch zum Inneren des Schlagkolbens trichterförmig erweitert sein., wobei die Schräglage und die Erweiterung von den jeweiligen Gegebenheiten der Strömung M abhängig sind.According to a further feature of the invention, the control bores are designed as cylindrical bores with an axis inclined relative to the radial direction to the percussion piston tip, the angle between the radial direction and the axis of the control bores in a preferred embodiment of the invention being about 20 to 40 °. According to the invention, the forwardly inclined control bores may also be extended in a funnel shape towards the interior of the percussion piston., Where the angle and the extension of the respective conditions of the flow M are dependent.

Mit dem Vorschlag der Erfindung wird der A^orteil erreicht., daß durch eine günstigere, das heißt verlustärmere Strömung des Druckmittels beim Passieren der Steuerbohrungen sowohl beim VerlassenWith the proposal of the invention the A ^ orteil is achieved. That by a more favorable, i.e. lower-loss, flow of the pressure medium when passing the control bores and when leaving

j derselben als auch beim wiedereintritt die Leistung des Rammbohrgerätes erhöht wird. Weiterhin können durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der Steuerbohrungen,die einen größeren effektiven Strömungsquerschnitt besitzen,die Durehmesser der Gteuerbohrungen verkleinert werden,wodurch die Kerbwirkung der Steuerbohrungen auf den Schlagkolben verringert und dessen Lebensdauer entscheidend erhöht wird. Schließlich entfällt bei der erfindungsge^äßen Ausbildung eine Nacharbeit der Steuerbohrungsü. ränder, beispielsweise durch Kantenbrechung,die bei den bekanntenj same as when re-entering the power of the ram drilling rig is increased. Furthermore, by the invention Arrangement and design of the control bores, which have a larger have effective flow cross-section, the diameter of the Control bores are reduced in size, reducing the notch effect of the Control bores on the percussion piston are reduced and its service life is increased significantly. Finally, the According to the invention, a reworking of the Steuerbohrungsü. margins, for example by breaking the edge, in the known

Ausführungen nicht nur umständlich,sondern auch aufwendig ur.dExecutions not only cumbersome, but also complex ur.d

: damit teuer v?ar. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die erfin-: thus expensive v? ar. In practice it has been shown that the invented

• dungsgemäße Anordnung und Ausbildung der S teuer bohrungen zu einer• Proper arrangement and design of the S expensive holes to one

unerwartet hohen Leistungssteigerung führen.unexpectedly high increase in performance.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemassen Rammbohrgerätes dargesteilte tone zwar zeigen:In the drawing is an embodiment of the invention The ram drilling rig shows the following tone:

Fig- 1 einen Längsschnitt durch ein senetnatiseh dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Rammbohrgerätes.,Fig. 1 is a longitudinal section through a Senetnatiseh shown Embodiment of a ram drilling rig.,

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschniti; im Bereich einer Steuerbohrung bei in vorderster Stellung befindliehen Schlagkolben ■undFig. 2 is an enlarged partial section; in the area of a control bore when the percussion piston is in the foremost position ■ and

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Fig. 5 einen der Fig.2 entsprechenden Teilsohnitt _} bei welchemFig. 5 corresponding one of the Fig.2 _Teilsohnitt} wherein

sich der Schlagkolben in der hintersten Stellung befindet.the percussion piston is in the rearmost position.

Das Rammbohrgerät besitzt ein rohrförmiges Gehäuse \, an dessen vorderem Ende ein Führungsring 2 befestigt ist. Dieser Führungsring 2 ist auf einem Teil seiner axialen Länge mit einem Außengewinde versehen,welches in ein Innengewinde am vorderen Ende des rohrförmigen Gehäuses 1 eingeschraubt ist^wodurch sich eine lösbare, jedoch feste Verbindung zwischen dem Führungsring 2 und dem rohrförmigen Gehäuse 1 des Rammbohrgerätes ergibt.The ram boring machine has a tubular housing , at the front end of which a guide ring 2 is attached. This guide ring 2 is provided with an external thread over part of its axial length, which is screwed into an internal thread at the front end of the tubular housing 1, resulting in a detachable, but firm connection between the guide ring 2 and the tubular housing 1 of the ram drilling device.

In der zentralen Bohrung des Führungsringes 2 ist eine Schlagspitze 5 in axialer Richtung frei beweglich geführt. Mit der rückwärtigen Amboßfläche der Schlagspitze ρ wirkt ein Schlagkolben 4 zusammen ,der im Gehäuse 1 axial beweglich geführt ist. Dieser Schlagkolben 4 wird durch Druckluft im Gehäuse 1 hin- und hergehend bewegtjwobei die Druckluft dem Gehäuse 1 durch eine feststehende Steuerhülse 5 zugeführt wird,die in axialer Richtung in zwei unterschiedlichen Stellungen feststellbar ist> um einerseits einen Vortrieb des Rammbohrgerätes und andererseits einen Rücklauf desselben zu bewirken.In the central bore of the guide ring 2, an impact point 5 is guided freely movable in the axial direction. A percussion piston 4, which is axially movably guided in the housing 1, interacts with the rear anvil surface of the striking point ρ. This percussion piston 4 is moved back and forth in the housing 1 by compressed air, the compressed air being fed to the housing 1 through a fixed control sleeve 5, which can be locked in two different positions in the axial direction, on the one hand to propel the ram drilling device and on the other hand to return it cause.

Diese Steuerhülse 5 besteht aus einem Zuführrohr 5a und einem iü5 Durchmesser erweiterten Steuerkopf 5b. Mittels des Z-uführrohres 5a ist die Steuerhülse 5 beim dargestellten Ausführungsbei- ( spiel an einer Lochscheibe la gelagert ₃ die mit Axialbohrungen Ib zum Durchtritt der Abluft versehen und mittels eines Verschlußstückes 6 am Gehäuse 1 befestigt ist. Das Verschlußstück 6 kann beispielsweise auf seinem vorderen Teil mit einem Außengewinde versehen seir»₅ das in ein Innengewinde am Ende des rohrförmigen Gehäuses 1 eingeschraubt wird und auf diese Weise die Lochscheibe la am Gehäuse 1 festhält. Der Steuerkopf 5b der Steuerhülse 5 liegt stets innerhalb einer Ahbohrung kh des Sehlagkolbens 4. Im Bereich dieser Anbohrung 4b besitzt der Schlagkolben 4 mehrere Steuerbohrungen ho₃ 61s mit; den Steuerkanten des Steuerkopfes 5b zusammenwirken.This control sleeve 5 consists of a feed pipe 5a and a control head 5b which has a larger diameter. By means of the Z-uführrohres 5a the control sleeve 5 is in the illustrated embodiment ( game on a perforated disk la _{3 provided} with axial bores Ib for passage of the exhaust air and is fastened by means of a closure piece 6 on the housing 1. The closure piece 6 can, for example, on its front part seir provided with an external thread _»5 which is screwed into an internal thread at the end of the tubular housing 1 and the perforated disc la holds in this manner on the housing. 1 the control head 5b of the control sleeve 5 is always within a Ahbohrung kh of Sehlagkolbens 4. in the The percussion piston 4 has several control bores ho ₃ 61s with this tapping 4b; the control edges of the control head 5b interact.

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Um eine gute Abdichtung am hinteren Ende des Schlagkolbens 4 gegenüber,, dem Gehäuse 1 zu erreichen, ist am hinteren Ende des Schlagkolbens 4 ein Dichtungsring 7 angeordnet,der zugleich eine Pührungsfläche des Schlagkolbens 4 zur Anlage an der Innenwand des Gehäuses 1 bildet. Auch an der Spitze des Schlagkolbens ist durch einen Lagerring 8 eine derartige Führungsfläche geschaffen .To ensure a good seal at the rear end of the percussion piston 4 opposite, to reach the housing 1 is at the rear end of the percussion piston 4, a sealing ring 7 is arranged, which at the same time a Pührungsfläche of the percussion piston 4 to rest on the inner wall of the housing 1 forms. Such a guide surface is also created at the tip of the percussion piston by a bearing ring 8 .

Durch Zufuhr von Druckluft durch die Steuerhülse 5 i«i die Anbohrung 4b des Schlagkolbens 4 wird der Schlagkolben 4 in Richtung auf die Schlagspitze 3 bewegt., und zwar bis er mit seiner Hammerfläche auf die Amboßfläche der Schlagspitze J5 aufprallt. Kurz vor dem Auftreffen des Schlagkolbens 4 auf die Schlagspitze 3 gelangen beim Vorlauf des Rammbohrgerätes die Steuerbohrungen 4c des Schlagkolbens 4 vor die Steuerkante des Steuerkopfes 5b.,so daß nunmehr die Druckluft in den Ringraum zwischen dem Schlagkolben 4 und dem Gehäuse 1 gelangt. Da die vordere Fläche des Schlagkolbens 4 größer ist als die Fläche innerhalb der Anbohrung 4b, treibt die einströmende Druckluft nunmehr den Schlagkolben 4 zurück. Seine Rückwärtsbewegung wird dadurch gebremst, daß der Luftdruck im Ringraum zwischen dem Schlagkolben 4 und dem Gehäuse 1 abnimmt, nachdem die Steuerbohrungen 4c rtickw ärts lauf end die vordere Steuerkante des Steuerkopfes 5b überlaufen haben und damit die Verbindung zwischen der unter vollem Luftdruck stehenden Anbohrung 4b und dem Ringraum zwischen dem Gehäuse 1 und dem Schlagkolben 4 unterbunden ist. Der Schlagkolben 4 kommt zum Stillstand und wird dann sofort wieder nach vorn bewegt,wenn die Steuerbohrungen 4c in der Rückwärtsbewegung die hintere Kante des Steuerkopfes 5b überfahren haben ₃ da sich jetzt der Druck im Ringraum voll entspannt und die Abluft durch die Axialbohrungen Ib der Lochscheibe la entweichen kann. Der Schlagkolben 4 wird somit anschließend erneut nach vorn gegen die Schlagspitze 3 geschleudert.By supplying compressed air through the control sleeve 5 i «i the bore 4b of the percussion piston 4, the percussion piston 4 is moved in the direction of the percussion tip 3, until it strikes the anvil surface of the percussion tip J5 with its hammer surface. Shortly before the impact piston 4 strikes the impact tip 3, the control bores 4c of the impact piston 4 reach the control edge of the control head 5b as the ram drill runs forward, so that the compressed air now enters the annular space between the impact piston 4 and the housing 1. Since the front surface of the percussion piston 4 is larger than the surface within the tapping 4b, the compressed air flowing in now drives the percussion piston 4 back. Its backward movement is braked by the fact that the air pressure in the annular space between the percussion piston 4 and the housing 1 decreases after the control bores 4c backwards running over the front control edge of the control head 5b and thus the connection between the fully air pressure tapping 4b and the annular space between the housing 1 and the percussion piston 4 is prevented. The percussion piston 4 comes to a standstill and is then immediately moved forward again when the control bores 4c have passed the rear edge of the control head 5b in the backward movement ₃ since the pressure in the annular space is now fully relaxed and the exhaust air through the axial bores Ib of the perforated disk la can escape. The percussion piston 4 is thus thrown forward again against the percussion tip 3.

Bei einer Rückwärtsbewegung des Rammbohrgerätes reirä die Steuerhülse 5 innerhalb des rdhrförraigen Gehäuses 1 in axialer Riehtuno·When the ram boring machine moves backwards, the control sleeve opens 5 within the tubular housing 1 in an axial direction

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verstellt, so daß der Schlagkolben 4 seine Schlagimpulse nunehr Ι über seine hintere Ringfläche 4d auf die Lochscheibe la desadjusted so that the percussion piston 4 its percussion pulses now Ι on its rear annular surface 4d on the perforated disc la des

Gehäuses überträgt,während das Druckluftpolster bei einem derartigen Rücklauf zwischen der Hammerfläche 4a des Schlagkolbens 4 und der Schlagspitze 3 aufgebaut wird.Housing transmits, while the compressed air cushion in such Return is built up between the hammer surface 4a of the percussion piston 4 and the percussion tip 3.

Wie insbesondere die vergrößerten Darstellungen der Fig.2 und 3 erkennen lassen,sind die Steuerbohrungen 4c im Schlagkolben 4 schräg angeordnet,und zwar dadurch, daß der Außenrand der Steuerbohrungen 4c zur Spitze des Schlagkolbens 4 und der Innenrand der Steuerbohrungen 4c zum Ende des Schlagkolbens 4 verlagert sind. Bei einer zylindrischen Ausführung dar S teuer bohrungen 4c ergibt sich hierdurch eine geneigte Achse der Bohrungen gegenüber der radialen Richtung. In Fig.2 ist die Neigung durch den Winkel ac angedeutet,der beim dargestellten Ausführungsbeispiel 3° beträgt.As in particular the enlarged representations of FIGS. 2 and 3 can be seen, the control bores 4c in the percussion piston 4 are arranged obliquely, namely in that the outer edge of the control bores 4c to the tip of the percussion piston 4 and the inner edge of the control bores 4c to the end of the percussion piston 4 are. In the case of a cylindrical design, S is expensive bores 4c This results in an inclined axis of the bores with respect to the radial direction. In Fig.2 the inclination is represented by the angle ac indicated, which is 3 ° in the illustrated embodiment.

Durch diese Ausbildung der Steuerbohrungen ]5c ergibt sich sowohl bei der vordersten Stellung gemäß Fig.2 als auch bei der hintersten Stellung des Schlagkolbens 4 gemäß Fig-3 ein wesentlich günstigerer Strötiungsverlauf im Bereich der Steuerbonrungen 4c-. Dies ist durch die in diesen beiden Abbildungen eingezeichneten Pfeile erkennbar, die die Strömungsrichtung des Druckmittels erkennen lassen.Durch die schräge Anordnung der Steuerbohrungen 4c wird somit eine bessere und verlustärmere Strömung erzielt, und zwar sowohl bei der Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens 4 durch in der vordersten Stellung desselben in den Ringraum einströmendes Druckmittel als auch beim Austreten des Druckmittels aus dem Ringraum im Bereich der hinteren stellung des Schlagkolbens gemäß Fig.3·This design of the control bores] 5c results in both in the foremost position according to Figure 2 as well as in the rearmost Position of the percussion piston 4 according to FIG. 3 is a much more favorable one Distortion in the area of the tax credits 4c-. This is through the arrows drawn in these two figures can be seen, which show the direction of flow of the pressure medium. Due to the inclined arrangement of the control bores 4c, a better and lower-loss flow achieved, both at the backward movement of the percussion piston 4 by pressure medium flowing into the annular space in the foremost position of the same as also when the pressure medium emerges from the annular space in the area of the rear position of the percussion piston according to Fig. 3

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Bezugsziffernliste:List of reference numerals:

11 Gehäusecasing lala LochscheibePerforated disc IbIb AxialbohrungAxial bore 22 FührungsringGuide ring SchlagspitzeWhipping point 44th SchlagkolbenPercussion piston 4a4a HammerflächeHammer surface 4b4b AnbohrungDrilling 4c4c SteuerbohrungControl bore 4d4d RingflächeRing surface 55 SteuerhülseControl sleeve 5a5a ZufuhrrohrFeed pipe 5b5b SteuerkopfControl head 66th VerschlusstückLocking piece 77th DichtungsringSealing ring 88th LagerringBearing ring

7537767 25.Ü3.767537767 25.Ü3.76

Claims (4)

AnsprücheExpectations 1. Selbstgetriebenes pneumatisches Rammbohrgerät, insbesondere für Erdbohrungen, mit einem in einem rohrförmigen Gehäuse zwischen zwei Ansehlägen verschiebbaren Schlagkolben, dessen axiale Vor- und Rückwärtsbewegung durch ein über eine Steuerhülse mit festen Steuerkanten zugeführtes Druckmittel erzielt x?erden, ■wozu das auf der Steuerhülse geführte Ende des Schlagkolbens mit Steuerbohrungen versehen ist,
dadurch gekennzeichne t, daß die Steuerbohrungen (4c) im Schlagkolben (4) schräg mit zur Spitze des Schlagkolbens (4) verlagertem Außenrand und zum Ende des Schlagkolbens verlagertem Innenrand angeordnet sind.1. Self-propelled pneumatic ram drilling device, especially for earth bores, with a percussion piston which can be displaced in a tubular housing between two stop faces and whose axial forward and backward movement is achieved by a pressure medium supplied via a control sleeve with fixed control edges The end of the percussion piston is provided with control bores,
characterized in that the control bores (4c) in the percussion piston (4) are arranged obliquely with the outer edge displaced towards the tip of the percussion piston (4) and the inner edge displaced towards the end of the percussion piston. 2. Rammbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß2. Ram boring machine according to claim 1, characterized in that die Steuerbohrungen 4c als zylindrische Bohrungen mit gegenüber der radialen Richtung zur Schlagkolbenspitze geneigter Achse ausgebildet sind.the control bores 4c as cylindrical bores with an axis inclined with respect to the radial direction towards the percussion piston tip are trained. 3>. Rammbohrgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der radialen Richtung und der Achse der Steuerbohrungen (4c) etwa 2o bis 4o° beträgt.3>. Ram boring machine according to Claims 1 and 2, characterized in that that the angle between the radial direction and the axis of the control bores (4c) is about 2o to 4o °. 4. Rammbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach vorn geneigten Steuerbohrungen (4c) zum Inneren des Schlagkolbens (4) trichterförmig erweitert sind.4. Ram boring machine according to claim 1, characterized in that the forward inclined control bores (4c) to the inside of the percussion piston (4) are expanded in a funnel shape. 7537767 25.03.767537767 3/25/76